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知识分享官
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  1. 科学家研发出世界首款三维水凝胶半导体晶体管，打破电子与生命系统间的维度鸿沟

    传统晶体管作为现代电子技术的基础，一直面临着与生物系统融合的挑战——电子设备是刚性、平面的二维结构，而生物组织则是柔软、不规则的三维形态。2025年11月20日，香港大学与剑桥大学研究团队在《Science》发表突破性研究，成功研制出世界首款三维水凝胶半导体晶体管，调制厚度达毫米级别，同时具备生物组织级别的柔软度和生物相容性。

    研究团队通过创新的双网络水凝胶系统设计，将多孔次级水凝胶作为3D模板，引导初级氧化还原活性导电水凝胶的3D组装。通过相工程确保形成连续的PEDOT+相，将导电率从0.9 S/cm提升至100 S/cm；同时精确控制孔隙率在5%-90%范围内，为离子传输创造最佳条件。实验显示，这种3D水凝胶晶体管在相同1毫米厚度下，开关比达到约10^4，比参考OECT高出三个数量级，且体积电容与厚度保持线性关系直至毫米级别。

    这项研究首次实现了在毫米尺度上同时控制软物质的电子、离子和机械性能，为脑机接口、生物混合传感和神经形态计算等先进生物电子系统铺平了道路。研究团队已利用这种材料构建出3D神经形态电路，在手写数字识别任务中实现了91.93%的准确率，即使在30%应变情况下仍保持高预测精度。这一突破不仅重新定义了电子与生命融合的未来图景，也为新一代生物集成电子设备开辟了无限可能。

    以后电子设备也能和大脑"软"和谐相处了🧠💕


    来源：Science

    #水凝胶半导体 #三维晶体管 #生物电子学 #脑机接口 #材料科学突破

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  2. 给虚拟大脑请位“AI调音师”：新算法让生物模拟不再靠猜

    想要在电脑里造一个逼真的“虚拟大脑”，最难的不是画出结构，而是调参。真实的神经元极其复杂，拥有成千上万个控制离子流动和电化学反应的微小开关，过去科学家为了让模型符合生物学实验数据，只能像盲人摸象一样，依靠遗传算法进行低效率的随机试错 。这种方法一旦遇到拥有数百万突触的大型网络，计算量就会大到令人绝望，导致神经科学模型往往难以兼顾规模与精度 。

    Nature Methods上最近发表了一个名为JAXLEY的新工具，它给生物模拟器装上了AI的“大脑” 。该工具创造性地将深度学习的核心技术自动微分和反向传播引入生物物理模拟 。计算机能通过计算梯度，精确知道如何微调每一个离子通道或突触参数来减少误差 。实验显示，JAXLEY能同时优化拥有10万个参数的精细神经元网络，甚至能训练这些完全遵循生物定律的数字神经元去执行识别手写数字等任务，效率比传统方法快了几个数量级 。

    这项突破架让科学家首次能用AI的高效优化能力，去驾驭极其复杂的生物物理细节 。这意味着我们终于有能力构建大规模、数据驱动的精细大脑模型，从而深入研究微观结构如何涌现出宏观功能 。不过，虽然工具强大，科学家仍需警惕数学上的最优解可能并不唯一，因为在真实的生物系统中，往往存在多种不同的参数组合能产生相似的生理功能 。

    血肉苦弱，机械飞升🫡


    来源：Nature Methods

    #计算神经科学 #可微模拟 #生物物理建模

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  3. 告别硅基：科学家正用活体脑细胞打造超级节能的“生物电脑”

    人工智能的巨大能耗已成难题。我们能否拥有像人脑一样强大又节能的计算方式？根据《自然》杂志近日的一篇新闻特写报道，科学家正将目光投向一个大胆的领域——“生物计算”，试图利用活体人脑细胞（神经元）构建计算机。

    研究人员利用诱导多能干细胞培育沙粒大小的“大脑类器官”。这些神经元团块被置于电极阵列上，科学家通过输入特定电脉冲（如代表盲文字母）下达指令，并检测它们回传的电信号“答案”。英国布里斯托尔大学团队报告称，组合三个类器官系统识别盲文的准确率达83%。更有团队通过特定的奖惩电信号（有序或混沌刺激），教会了培养皿中的神经元玩简单的游戏。

    生物计算的愿景是实现超级计算机的性能，同时将功耗降低百万倍。尽管前景诱人，但该领域仍处极早期。同时，“缸中之脑”的科幻想象已引发了伦理担忧：它们会产生“意识”吗？对此，许多科学家强调这种担忧目前言之过早。正如一位发育生物学家所指出的：“一团神经元并不是一个大脑，它不会思考。” 他们更担心的是，对“意识”的过度炒作可能引火烧身，导致监管机构限制所有神经组织研究（包括重要的疾病治疗研究）。

    科幻小说里的湿件动不动就搞意识上传、颠覆世界，现实里的湿件……还在学着打游戏？


    来源：Nature

    #生物计算 #大脑类器官 #能源效率

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  4. 超加工食品新“罪证”：不仅让你胖，还可能影响生育力

    近期《细胞 · 代谢》（Cell Metabolism）上发表的一项新研究为超加工食品（UPFs）的危害再添力证 。研究结果显示，食用超加工食品会对男性的心血管代谢和生殖健康产生不利影响 ，而这种危害与热量摄入的多少并无直接关系 。

    该研究对 43 名健康男性进行了一项为期 3 周的随机对照试验 。研究巧妙地采用了交叉设计，让每位参与者都体验了超加工和未加工两种饮食，并分为热量充足与热量超额两组，以区分食物加工程度本身与高热量带来的影响 。结果显示，在心血管代谢方面，即便在控制总热量摄入一致时，食用超加工食品仍导致参与者平均增重约 1.3-1.4 公斤 ，体脂增加近 1 公斤 ，同时“坏”胆固醇比例（LDL:HDL 比率）也有所升高 。在生殖健康方面，超加工食品导致了对精子生成至关重要的促卵泡激素（FSH）水平下降 ，并观察到精子总活力和睾酮水平呈现降低的趋势 。研究还发现，食用超加工食品后，参与者血清中邻苯二甲酸盐（一种已知的内分泌干扰物）的代谢物水平有增高趋势 ，这可能是其损害生殖健康的原因之一 。

    这项研究明确指出，超加工食品本身的工业化属性，而非仅仅是其高热量，是损害健康的关键因素 。这一发现提醒公众，选择天然、未加工的食物，对于维护整体健康，尤其是男性生殖健康，可能比单纯计算卡路里更为重要 。

    为了你的健康，今天不要疯狂了，直接 V 我 50 吧 😌


    Cell Metabolism
    #超加工食品 #男性健康 #生殖医学
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  5. 反复经历热浪或加速身体衰老！

    别以为热浪只会让人中暑。顶尖期刊《自然 · 气候变化》上发表的一项最新研究为我们敲响了警钟。该研究对中国台湾地区近 2.5 万名居民进行了长达 15 年的跟踪，发现长期暴露在极端高温事件中会显著加速人体的生理衰老过程。

    研究人员通过分析参与者的肝肾功能、血压等生理指标来计算其“生物学年龄”，并与他们所经历的高温天气数据进行对比。结果清晰地表明，一个人经历的热浪事件越多、越强，其身体衰老速度就越快，这种对健康的损害足以与经常吸烟或饮酒等不健康生活方式相提并论。

    这种“热到老”的现象尤其影响户外工作者和农村居民。随着全球气候变化导致热浪愈发频繁，这项研究提醒我们，高温不仅是即时威胁，更是一种会悄悄偷走我们健康的长期风险。
    我的生理年龄不仅取决于我的心态，还取决于我家的空调。😢
    Nature News
    #热浪 #生物学年龄 #气候变化
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